工程软设计理论课件.pptx

《工程软设计理论课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程软设计理论张解语1234工程软设计理论知识体系工程软设计理论简介相关的数学工具基于工程软设计理论的结构设计基于工程软设计的优化·何为“硬”——“硬”可以理解为一种确定的关系或知识。工程“软”设计理论绪论“硬”科学的核心便是“唯一性”，其更多的是研究客观世界的运行规律，也就是一般所说的“自然科学”。·何为“软”——严格上来讲，任何所谓“硬”的理论都离不开一句话。工程“软”设计理论绪论“在理想条件下。”在实际情况中，往往要考虑诸多干扰因素的影响，比如右图这个简单的物理学问题，在理想条件下只不过是个很简单的问题，但在实际情况中，所得到的结果必然会有所偏差。LOGO·“软”“硬

2、”之别可以发现，硬科学是以“物”为主要研究对象的，而软科学是就事论事的，也就是研究“事”的。工程“软”设计理论绪论软科学是研究“人-事-物系统”的运动规律以及对该系统进行优化控制（领导和管理）的理论和方法的综合性科学。我认为，硬科学多是用来解决简单的，理想化的问题，而软科学是用来解决复杂的，实际的问题系统。尤其是解决复杂系统相关问题时，“软”科学应该成为重要的解决手段之一。工程“软”设计理论绪论问题输入输出软科学硬科学具体环境LOGO·“软”“硬”之别工程“软”设计理论绪论狭义地理解，“硬”科学中各种关系和数据是确定的，而“软”科学中各种关系和数据是不确定的。关于三种不确定

3、性事物发展的客观不确定性问题人们主观看法的不确定性已掌握的“硬”理论未掌握的“硬”理论模糊性随机性未确知性关于三种不确定性·随机性——由于客观因果关系不明确而形成试验结果的不确定性称为随机性。数学工具：——概率论与数理统计关于三种不确定性·模糊性——由于不可能给某些事物以明确的定义和评定标准而形成的不确定性。它是人们对这些事物主观认识上的不确定性。比如对于右图所示的人，究竟算是中年人还是老年人，我想不同的人应当有不同的看法。关于三种不确定性·模糊性的数学基础——模糊数学/Fuzzy数学1965年L.A.扎德（Zadeh）发表论文《模糊集合》，标志着该学科的诞生。也就是说，模

4、糊集合是模糊数学的核心。经典的集合论只把自己的表现力限制在那些有明确外延的概念和事物上，它明确地规定：每一个集合都必须由确定的元素所构成，元素对集合的隶属关系必须是明确的。对模糊性的数学处理是以将经典的集合论扩展为模糊集合论为基础的，乘积空间中的模糊子集就给出了一对元素间的模糊关系。对模糊现象的数学处理就是在这个基础上展开的。LOGO关于三种不确定性·未确知性“认识的不确定性信息又分为客观（人们共同）认识的不确定性与主观（决策者）认识的不确定性（未确知性）两类。”——《工程软设计理论》第二章“进行某种决策的过程中，有时由于客观条件的限制，不能获得充分的信息，因而对某一具体事

5、物的具体事物的真实情况不能准确判断，但又必须进行和利用这个判断，它就形成了一个‘未确知信息’。”——《工程软设计理论》第六章关于三种不确定性·未确知性——未被决策者所掌握的“硬”知识。一个已经建成的建筑物的重量某处地震的持续时间以及震中位置我去找老李，老李不在家，他的去向……LOGO分析优化基于软设计理论的知识体系工程软设计理论的应用设计工程软设计理论的应用在结构设计中的应用工程结构的不确定性载荷不确定性计算模型不确定性材料物理参数不确定性结构几何参数不确定性初始条件不确定性不确定性工程中不确定性因素LOGO工程软设计理论的应用按对不确定性因素的处理方式不同，目前不确定性模

6、型主要有一下三种：·随机模型·模糊模型·区间模型在结构设计中的应用结构分析流程图工程软设计理论的应用目前基于随机结构分析的主要方法有：MonteCarlo方法、随机有限元法与摄动法、正交展开与扩阶系统法以及随机因子法等。工程软设计理论的应用MonteCarlo数值模拟法蒙特卡罗方法又称统计模拟法、随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，是使用随机数（或更常见的伪随机数）来解决很多计算问题的方法。将所求解的问题同一定的概率模型相联系，用电子计算机实现统计模拟或抽样，以获得问题的近似解。为象征性地表明这一方法的概率统计特征，故借用赌城蒙特卡罗

7、命名。通过概率的方法求圆周率工程软设计理论的应用在结构可靠性分析中的应用：用MonteCarlo法分析可靠度时，是通过对应力S和强度r两变量进行多次随机抽样并对抽样值予以比较，从而获得零部件处于可靠状态（r>S）的频率，即可靠度的近似值。工程软设计理论的应用举例来说，随机因子法的基本思想是将所有随机参数均分解成一个随机因子与确定性量（该参数的名义值）的乘积形式，再通过各种结构分析方法导出结构的相应物理量与诸随机变量之间的函数关系，从此函数关系式出发，利用求解随机变量数字特征的各种方法，最终获得结构相应随机变量的均值